臺達HIFT UPS打造高效節(jié)能型數據中心UPS供電系統(tǒng)

    前言：

    從剛剛結束的“2009中國綠色數據中心發(fā)展與實踐高峰論壇”得到的數據顯示，隨著我國GDP的增長，能源消耗正在以每年10%的增長速度在向前發(fā)展。從全國范圍來看，每年要有800億千瓦時的政府能源消耗，其中50%是IT產品的能源消耗。據調查，IT產品能源消耗的增長速度是在以8%到10%的速度增長，耗電的總量達到了500億千瓦時。而數據中心的能耗又在其中占40%。無論是出于節(jié)能減排還是提升自身效益，打造高效節(jié)能綠色為核心價值的下一代數據中心，已經成為IDC產業(yè)發(fā)展潮流。

    1．需求描述

    那么，建設綠色數據中心最大的挑戰(zhàn)是什么呢？IDC公司一項針對CIO的調查顯示，70%的被訪者認為那就是電源和制冷問題。為確保供電系統(tǒng)的高可靠性，采用具有冗錯技術的UPS供電系統(tǒng)，比如：并機冗余供電、雙總線冗余供電等方案，其UPS系統(tǒng)實際運行的負載情況都是在30%左右，目前數據中心面臨著低效率運行的問題。下列為傳統(tǒng)UPS在不同負載百分比情況下的效率示意圖。

    造成UPS低負載運行的原因：1、為將來擴展留有余量；2、傳統(tǒng)的過度配置留有余量；3、為提高可靠性和可用性采取冗余設計留有余量。

    面臨數據中心UPS電源系統(tǒng)運行現狀，臺達HIFT系列UPS秉承了臺達“環(huán)保、節(jié)能、愛地球”的社會責任及設計理念，對臺達HIFT UPS而言，不但擁有高可靠性和高可用性，而且，從保護環(huán)境的角度來說，實現節(jié)能降耗亦是它的最大亮點。接下來將對臺達HIFT系列UPS在提升UPS效率及節(jié)能降耗方面的分析說明。

    2．綠色節(jié)能分析

    2.1 模塊化設計,N+X冗余

    HIFT UPS采用模塊化設計，單個模塊均可在線插入和抽出，無須轉旁路操作，大大提升了故障維護和未來擴容的方便性。可與數據中心IT負載合理匹配設計容量，有效的解決了因傳統(tǒng)“為將來擴容留有余量”過大導致的UPS低負載運行情況下的低效率狀態(tài)。

臺達HIFT UPS主機

    「N+X冗余」通常指系統(tǒng)中N+X臺UPS單機（或模塊）并聯(lián)運行，當最大X臺UPS單機（或模塊）發(fā)生故障時，系統(tǒng)仍然能夠逆變輸出正常運行。

    為了提高可靠性，傳統(tǒng)UPS通常采用主從結構的1+1并聯(lián)備份方案，雖然這在一定程度上提高了可靠性，但是它不便于離線維護、擴容，同時對設備的利用不充分、缺乏靈活性。更重要的，是此時系統(tǒng)的冗余度僅為1。而HIFT UPS的結構極具彈性，可實現N+1、N+2、N+3、N+4、N+5、或當并機時具有更高的N+X 冗余。同時，客戶還可通過定購額外的模塊，來增加HIFT的備用冗余能力。即，同樣的功率配置，HIFT UPS擁有更高的冗余度；而同樣的冗余度，HIFT UPS擁有更經濟的配置方案。

    通常UPS帶載不會超過70%，因此在實際應用中，N+X冗余有最高的系統(tǒng)可靠性。 

    冗余度越高，可靠性與可用性越高。

    2.2 隨需擴容 

    快速變化的業(yè)務要求企業(yè)數據中心具備靈活性（Agility）。當更多的IT應用強調動態(tài)結構時，支撐這些應用的UPS供電系統(tǒng)是必須提前一步到位，還是可以根據需要靈活配置？

    傳統(tǒng)UPS的客戶，在規(guī)劃時必須滿足未來可預見的最大負荷功率要求。比如，現在負載總容量雖然只有20kVA，但因將來可能會增長到60kVA，客戶在初始配置時通常都會直接采購功率為達到100kVA的UPS，以避免未來因升級困難而導致的可能容量不足。這種傳統(tǒng)的設計導致UPS系統(tǒng)嚴重的容量冗余,使得UPS系統(tǒng)在低負載率、低效率的狀態(tài)下運行。

    HIFT UPS因采用模塊化結構，可以在20kVA到480kVA的寬廣范圍內，以20kVA為單位來隨時隨需在線擴容，客戶不再需要僅是為未來的可能性而提前投入大筆費用。 

    HIFT UPS的這種靈活性，即允許配置容量最貼近實際需求容量的能力，不僅降低了UPS的初始購置成本，更減少了配套設備（如空調）的配置與能耗支出，有效防止了基礎設施超前超大規(guī)模設計導致的不必要開支。

    2.3 高效節(jié)能 

    綠色節(jié)能不僅是企業(yè)對社會的責任，更與企業(yè)運營成本息息相關。

    通常帶載越少，UPS效率越差。而HIFT UPS，即使帶載只有額定容量的15%，整機效率亦超過90%；當帶載達到27%時，效率就已高達94%。效率在百分比上的每一小步提升，能耗支出的節(jié)省將會降低一大步。

HIFT UPS AC-AC效率圖

    如一臺容量為100KW的UPS，如果提升整機效率達5%，則一年可以節(jié)省5萬度電。按照工業(yè)用電1.5元/度計算，可以節(jié)省電費7.5萬元。但我們不難發(fā)現，在某些地區(qū)，既使我們愿意多付出7.5萬元，也會因為能源的供應不足，而無法保證系統(tǒng)的正常用電。這個時候，HIFT UPS在節(jié)能減排方面的特性，才尤為值得我們關注。

    3．總結 

    做好綠色數據中心建設不僅是企業(yè)的需要，也是國家節(jié)能減排工作的需要。“綠色、節(jié)能”不僅是企業(yè)對社會的責任，節(jié)能降耗更是恒久的主題。■